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A crescente produção de resíduos urbanos e de construção e demolição em consequência da evolução da sociedade, assim como a instabilidade dos custos, a escassez e as emissões carbónicas associadas aos combustíveis fósseis, têm certamente constituído desafios para os quais urge a necessidade de se definir soluções para uma gestão eficiente dos resíduos com vista a promover uma melhor sustentabilidade ambiental.
O presente projeto que, em termos gerais, pretende definir soluções para a valorização energética desses resíduos e reduzir o impacto ambiental associado às respetivas rotas de recolha, visa dar resposta aos seguintes desafios principais:
- mitigar o impacto ambiental causado pelo aumento da produção de resíduos, pelo respetivo encaminhamento para técnicas convencionais e desvantajosas como o aterro e a incineração, e pela adoção de rotas ineficientes para a recolha de resíduos até às estações de tratamento;
- reduzir a dependência energética associada aos combustíveis fósseis através do estabelecimento de novas fontes de energia admitidas como viáveis.
No âmbito do presente projeto encontram-se estabelecidos os seguintes objetivos enquadrados nas premissas da economia circular:
- utilização de algoritmos computacionais com vista a otimizar as atuais rotas para a recolha de resíduos por parte de uma empresa de gestão, possibilitando a diminuição dos custos correspondentes de transporte e das emissões carbónicas ligadas a essa tarefa;
- definição de estratégias para a valorização energética de resíduos municipais e de construção e demolição consideradas como ambientalmente sustentáveis, nomeadamente através do recurso a tecnologias de carbonização e de gaseificação para produção de um syngas menos poluente e com boas propriedades caloríficas, e que possam limitar a condução dos resíduos para aterro ou para processos de incineração bem como reduzir o consumo de combustíveis fósseis;
- recurso a técnicas computacionais para a simulação da combustão do gás produzido no ponto anterior dentro de uma caldeira, para efeitos de produção de energia. Neste ponto pretende-se identificar as condições de combustão (e.g. quantidade de ar injetado e de mistura com gás natural) e a geometria da câmara capazes de garantir as condições ótimas do processo, em vez de se reproduzir numerosos protótipos que poderiam implicar um maior dispêndio de recursos materiais e monetários.
- Através da aplicação do algoritmo de otimização de Clarke & Wright, concluiu-se que a empresa de gestão de resíduos em foco pode reduzir em 40 % os custos e as emissões carbónicas associadas às suas atuais rotas para a recolha de lamas, o que possibilita uma expansão da sua corrente lista de clientes
- O estudo de análise e de caraterização aos resíduos da empresa de gestão revelaram que as frações viáveis para conversão energética possuem um poder calorífico adequado, sendo os resíduos à base de plásticos e de misturas entre estes e o papel/cartão aquelas que registaram melhores resultados. Contudo, alguns tipos de plásticos possuem concentrações elevadas de cloro que podem promover a corrosividade dos equipamentos de conversão energética e o incremento das cinzas geradas.
- Os ensaios de carbonização seca e hidrotérmica efetuados a uma mistura dos resíduos anteriores permitiram melhorar as propriedades caloríficas correspondentes, especialmente no caso do segundo processo. Além disso, o carvão produzido apresentou um aspeto mais homogéneo e quebradiço que auxilia eventuais pré-tratamentos de trituração, sendo que em certas condições registou teores menores de cloro após lavagem final. Também o conteúdo de cinzas reduziu particularmente nos ensaios de carbonização hidrotérmica.
- As condições ótimas para a produção de carvões apropriados para gaseificação recorrendo à carbonização seca e hidrotérmica ocorreram a uma temperatura de 300 ºC, sendo que no último processo adicionou-se ainda uma pequena porção de óleo alimentar usado no resíduo inicial. No entanto, deve-se salientar que nos testes de carbonização hidrotérmica produz-se um efluente líquido com uma elevada carência química de oxigénio que necessita de ser tratado e descontaminado.
- Os resultados da simulação da combustão do syngas numa caldeira demonstraram que, até ao momento, as condições que garantem uma melhor estabilidade de chama ocorrem quando se utiliza uma mistura de syngas/gás natural de 1:1.
Instituto Politécnico de Portalegre
